技术特征：
1.一种含钾磷矿资源化回收的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括沿物料流向依次连接的酸浸单元、干粉混合单元、煅烧分解单元、净化单元以及吸收单元；所述酸浸单元的液相出口与磷肥制备单元的进料口连接；所述煅烧分解单元排出的热源部分返回干粉混合单元。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述酸浸单元包括沿物料流向依次连接的酸浸装置、第一出料装置以及过滤装置；优选地，所述酸浸装置的顶部设置有原料进口；优选地，所述过滤装置设置有液相出口与固相出口。3.根据权利要求2所述的装置系统，其特征在于，所述磷肥制备单元包括沿物料流向依次连接的合成装置、第二出料装置以及蒸发结晶器；优选地，所述合成装置的进料口与所述过滤装置的液相出口连接；优选地，所述合成装置的顶部设置有液相进口；优选地，所述蒸发结晶器设置有磷肥出口与出水口；优选地，所述干粉混合单元包括沿物料流向依次连接的破块装置、干燥装置以及混合装置，所述混合装置的进料口与破碎装置连接；优选地，所述破块装置的进料口与所述过滤装置的固相出口连接；优选地，所述破碎装置的顶部设置有还原剂进口。4.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述煅烧分解单元包括煅烧分解装置，所述煅烧分解装置的进料口通过输送装置与所述混合装置的出料口连接；所述煅烧分解装置的固相出口与冷却装置的固相进口连接；所述冷却装置的气相进口与助燃装置连接，气相出口与所述煅烧分解装置的气相进口以及干燥装置连接；优选地，所述煅烧分解装置设置有燃料进口；优选地，所述冷却装置设置有固相出口；优选地，所述助燃装置设置有助燃气体进口。5.根据权利要求4所述的装置系统，其特征在于，所述净化单元包括沿物料流向依次连接的凝华结晶器、分离装置、第一除尘装置、引风装置、第二除尘装置以及气体干燥装置；优选地，所述凝华结晶器的进气口与所述煅烧分解装置的气相出口连接；优选地，所述凝华结晶器、分离装置以及第一除尘装置的底部分别独立地设置有固相出口；优选地，所述吸收单元包括转化装置，所述转化装置的底部进口与所述气体干燥装置的顶部出口连接，所述转化装置的顶部出口与吸收装置的底部进口连接；优选地，所述吸收装置的顶部设置有进液口与排气口，底部设置有出液口。6.一种应用权利要求1-5任一项所述装置系统进行含钾磷矿资源化回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)混合含钾磷矿、溶剂以及硫酸，固液分离后得到含磷溶液和含钙含钾块体；(2)混合中和剂与步骤(1)所得含磷溶液至溶液的ph值为6-7，然后蒸发结晶得到磷肥；步骤(1)所得含钙含钾块体经破块、干燥后与还原剂混合，经煅烧得到硫酸钾与二氧化硫的混合气体以及氧化钙，所得氧化钙经冷却得到石灰，冷却所用气体换热后部分用于所述干
燥的热源；(3)步骤(2)所得硫酸钾与二氧化硫的混合气体经凝华结晶得到硫酸钾与二氧化硫气体；所得二氧化硫气体经净化、转化以及吸收得到硫酸与尾气，所得硫酸可回用于步骤(1)，所得尾气排空。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含钾磷矿的钙含量为15-20wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的硅含量为10-15wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的磷含量为7-12wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的钾含量为4-9wt％；优选地，步骤(1)所述含钾磷矿的粒径为80-120目；优选地，步骤(1)所述混合的温度为90-110℃；优选地，步骤(1)所述混合的时间为60-120min；优选地，步骤(1)所述硫酸的用量为理论过量5-10％；优选地，步骤(1)所述混合的液固比为(5-8):1；优选地，步骤(1)所述混合后磷的浸出率为98.5-99.5％；优选地，步骤(1)所述溶剂包括水。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述中和剂包括氨水；优选地，所述氨水的浓度为20-25％；优选地，步骤(2)所述磷肥包括磷酸二铵；优选地，步骤(2)所述干燥的温度为200-220℃；优选地，步骤(2)所述干燥至固体的含水率≤5％；优选地，步骤(2)所述干燥后的含钙含钾渣与还原剂的质量比为(5-10):1；优选地，步骤(2)所述还原剂包括焦粉；优选地，所述焦粉的粒径为80-100目。9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为950-1050℃；优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为90-120min；优选地，步骤(2)所述煅烧在600-700℃的过热蒸汽中进行；优选地，步骤(2)所述冷却所用气体换热后部分用于所述干燥的热源，部分用于所述煅烧的助燃；优选地，步骤(2)所述冷却所用气体换热后的温度为250-350℃；优选地，步骤(2)所述石灰的温度为150-200℃；优选地，步骤(3)所述凝华结晶的温度为600-700℃；优选地，步骤(3)所述硫酸的质量浓度为97.5-98.5wt％；优选地，步骤(3)所述尾气中三氧化硫的含量≤5ppm。10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)90-110℃下混合粒径为80-120目的含钾磷矿、溶剂以及硫酸60-120min，固液分离后得到含磷溶液和含钙含钾块体；所述含钾磷矿的钙含量为15-20wt％，硅含量为10-15wt％，磷含量为7-12wt％，钾含量
为4-9wt％；所述硫酸的用量为理论过量5-10wt％；所述混合的液固比为(5-8):1；所述混合后磷的浸出率为98.5-99.5％；(2)混合浓度为20-25％的氨水与步骤(1)所得含磷溶液至溶液的ph值为6-7，然后蒸发结晶得到磷肥；步骤(1)所得含钙含钾块体经破块、200-220℃干燥至固体的含水率≤5％后与粒径为80-100目的焦粉混合，然后在600-700℃的过热蒸汽中经950-1050℃煅烧90-120min得到硫酸钾与二氧化硫的混合气体以及氧化钙，所得氧化钙经冷却得到150-200℃的石灰；冷却所用气体换热后的温度为250-350℃，部分用于所述干燥的热源，部分用于所述煅烧的助燃；所述干燥后的含钙含钾渣与焦粉的质量比为(5-10):1；(3)步骤(2)所得硫酸钾与二氧化硫的混合气体经600-700℃凝华结晶得到硫酸钾与二氧化硫气体；所得二氧化硫气体经净化、转化以及吸收得到质量浓度为97.5-98.5wt％的硫酸与尾气，所得硫酸可回用于步骤(1)，所得尾气中三氧化硫的含量≤5ppm时排空。
技术总结
本发明涉及一种含钾磷矿资源化回收的装置系统及方法，所述装置系统包括沿物料流向依次连接的酸浸单元、干粉混合单元、煅烧分解单元、净化单元以及吸收单元；所述酸浸单元的液相出口与磷肥制备单元的进料口连接；所述煅烧分解单元排出的热源部分返回干粉混合单元。本发明提供的装置系统，通过设置酸浸单元浸出含钾磷矿，在磷肥制备单元制得磷肥，实现磷的资源化利用；所得酸浸渣在煅烧分解单元可实现硫酸钙与钾长石的分解与转化，进而制得可溶性硫酸钾、石灰以及可循环使用的硫酸，处理过程清洁，无固体和液体废弃物排放，可大规模消纳含钾磷矿，实现高效清洁资源化利用。实现高效清洁资源化利用。实现高效清洁资源化利用。
技术研发人员：杨刚 王云山 肖炘 安学斌 李超
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2022/12/30